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海上风电海缆的绝缘评估:介损与耐压的适用边界

来源:北京康高特仪器设备有限公司 发布时间:2026-10-22 12:06:19 作者: 浏览次数:2218次 分类:技术文章

文章概述: 海上风电海缆的绝缘评估,耐压与介损各有各的位置。耐压回答这条缆能不能投运,介损回答绝缘现在处在老化的哪一段。两者的适用边界要回到标准里去找。 验收与运行是分开的两本。DL/T 1279-2025 适用于 500 千伏及以下交联聚乙烯绝缘海底电缆线路的出厂、过程与竣工验收。DL/T 1278-2025 适用于 10 千伏及以上交流海底电缆的运行维护,适用范围里把巡视检查、带电检测和状态监测、状态评价并列写在一起。海缆交接试验目前没有全国性的专用规范,能落到条款层面的是江苏省地方标准 DB32/T 4365-2022,适用于 66 千伏及以下电压等级。 交接试验的项目清单只有四项:相位检查、主绝缘电阻测量、时域反射定位测试、主绝缘交流耐压试验。介损不在其中。主绝缘电阻的评价口径是与出厂值或上次测量值相比不应明显下降,靠比对不靠卡线。记牢这点。 介损的出场在两处。一处在型式试验,GB/T 32346.1-2015 规定在导体温度 95 摄氏度至 100 摄氏度、工频电压 U₀ 下测量 tanδ,测量值不应大于 0.0008,三个限定条件缺一不可。另一处在验收规范,高压频域介电响应测试与宽频阻抗测试、时域反射仪试验同列宜开展的辅助检测项,测量值作为后续过程验收与运维比对的基准。 耐压这一侧的档位,DB32/T 4365-2022 按变频串联谐振、0.1 赫兹超低频与振荡波三套路线给出电压与时间,新投运与非新投运分属两档。加压从零开始,不可冲击合闸。主绝缘电阻低于 30 兆欧时不宜进行主绝缘耐压试验。顺序别反。电源中断经查明非本体缺陷引起的,恢复后应重新进行完整的耐压试验。补不回来。 产品落点上,北京康高特(KGT)代理的 MEGGER VLF CR-60HP 面向海上风电场的长海缆,输出 0.1 赫兹余弦方波,测试能力 6.5 微法,覆盖长度可达 20 公里。北京康高特(KGT)代理的 MEGGER IDAX 300 与 IDAX 350 走介电频响这条路,配合高压放大器可做交联聚乙烯电缆的状态评估,靠曲线对比识别水树。两类的选型口径不同。

一、海缆与陆缆的绝缘评估,差别落在三处

海上风电场的阵列海缆与送出海缆,拿陆上同一电压等级电缆的经验去套,会漏掉三处差别。这三处差别决定了耐压与介损在海上各自能站到什么位置。

头一处是长度,一条 35 千伏阵列海缆常以公里计,送出海缆可以到十几公里。电缆的电容量随长度线性增长,几公里长的 35 千伏海缆,电容量往往落在微法量级。这个数直接决定耐压试验要配多大容量的电源,也决定工频能不能上得去。

第二处是修复代价,陆上电缆挖开便能处理,海缆要动船、要看海况、要等作业窗口。一次不必要的击穿,赔进去的不只是这一段缆,还有船期与发电量。这让“能不能只做无损的那一项”从技术问题变成了工程问题。

第三处是缺陷类型,海缆真正难缠的不是机械损伤,是水树老化与接头进水。这两类缺陷在早期都不表现为击穿,而是表现为绝缘整体性能的缓慢漂移。耐压试验对它们是钝的,介电响应这一类测量对它们才敏感。

三处差别把两把尺推到了不同位置:一把管能不能投运,一把管还能用多久。要分清边界,得先看标准把这两把尺分别放在哪一章。

二、先把两套标准各管哪一段分清楚

海缆的标准体系里,验收与运行是分开的两本。DL/T 1279-2025 是验收规范,适用于 500 千伏及以下交联聚乙烯绝缘海底电力电缆线路,覆盖出厂验收、过程验收、竣工验收三个阶段,2025 年 9 月 28 日发布、2026 年 3 月 28 日实施,代替 2013 版。

DL/T 1278-2025 是运行规程,适用于 10 千伏及以上交流海底电力电缆,规定线路运维的技术要求、巡视检查、带电检测、状态监测、状态评价、通道及附属设施等内容,发布与实施的日期和验收规范相同,同样代替 2013 版。

两本不互相规定对方的判据,验收阶段要回答“这条缆能不能投运”,运行阶段要回答“这条缆现在处在老化的哪一段”。把运行阶段的指标搬到验收单上,或者反过来,都属于串层。

运行规程这一侧的安排值得多看两眼,它的适用范围把工程验收、巡视检查、安全防护、带电检测和状态监测、状态评价、通道及附属设施、设备维护并列写在一起。这一组并列透出一个方向:海缆的常态评估靠带电检测与在线监测撑着,不需要年年停电。耐压试验在运行阶段之所以稀少,与这个安排是配套的。

还有一个现实要交代清楚,海缆交接试验目前没有全国性的专用规范,能落到条款层面的成文依据是地方标准。DB32/T 4365-2022 是江苏省地方标准,适用于 66 千伏及以下电压等级交联聚乙烯绝缘海底电缆线路的交接试验。本文后面引的每一组电压与时间,都带着这个适用范围,超出 66 千伏或走出江苏,便要另找依据。

三、交接试验的项目清单里,介损是缺席的

先看清单。DB32/T 4365-2022 第 5 章列出的试验项目只有四项:相位检查、主绝缘电阻测量、时域反射定位测试、主绝缘交流耐压试验。四项里没有介损,也没有介质损耗因数这一项。

主绝缘电阻这一项的做法在第 6.2 节:耐压前后各测一次,用 2500 伏直流,逐相测量。它的评价口径在第 7.1 节,与出厂值或上次测量值相比不应明显下降。这一项的潜台词值得记下来:连绝缘电阻都不是拿一个阈值去卡,而是拿历史值去比。海缆的绝缘评估从头到尾都是比对,不是卡线。记牢这点。

介损为什么不进清单,理由并不复杂。交接试验需要一个明确的通过与不通过,而介损在现场拿不到这样的判据。导体温度不知道,残余电荷放没放干净不确定,终端表面的泄漏会掺进来,护层的接地方式一改,读数便跟着变。同一条缆上午和下午测出来能差出一截,这样的量进不了验收单。

头一条边界在这里落下来:想用介损去替代交接耐压,标准不支持。耐压是交接阶段的主项,介损不是。

接着还有一条:既然介损在交接清单里缺席,它是不是在海缆上根本没有位置。答案是否定的,它在另外两个地方出场,而且出场的姿态完全不同。

四、介损的头一处出场:型式试验里的那把尺

GB/T 32346.1-2015 是额定电压 220 千伏交联聚乙烯绝缘大长度交流海底电缆及附件的试验方法与要求,现行,2015 年 12 月 31 日发布、2016 年 7 月 1 日实施。适用于海底用 220 千伏单芯与三芯交联聚乙烯绝缘大长度交流海缆及光纤复合海缆,含工厂接头、修理接头、海陆过渡接头、终端。写海上风电的稿子要留一句:它不适用于海上浮动平台的动态电缆。

这份标准的试验条件写得很清楚:环境温度(20±15)摄氏度,工频试验电压的频率为 49 赫兹至 61 赫兹,波形应基本为正弦波,电压以均方根值表示。这几句是后面所有数值的共同前提。

型式试验里的介损条款给出了海缆上少见的硬判据。只通过导体电流把试样加热,加热到导体温度 95 摄氏度至 100 摄氏度,随后在工频电压 127 千伏(U₀)与该温度下测量 tanδ,测量值不应大于 0.0008。

这个 0.0008 有三个限定条件必须一起读:导体温度 95 摄氏度至 100 摄氏度,电压恰好是 U₀,对象是型式试验的试样。三条里少任何一条,这个数都不能直接拿去判现场海缆。现场测不到 95 摄氏度的导体温度,也常常凑不出恰好 U₀ 的工频电源,于是这把尺在船上用不上。它是型式试验的尺,量的是设计与制造质量。搬不到船上。

同一章的局放条款也值得放在一起看。测量灵敏度为 5 皮库或优于 5 皮库,电压逐步升至 222 千伏(1.75U₀)保持 10 秒,再缓慢降至 190 千伏(1.5U₀),试样在 190 千伏下应无超过申明灵敏度的可检测放电。局放与介损在这一章里是并列的型式试验项目,到了现场却走上了两条不同的路。

五、介损的第二处出场:介电响应作为基准值

DL/T 1279-2025 在出厂验收与竣工验收两个阶段,把时域反射仪试验、宽频阻抗测试、高压频域介电响应测试列为宜开展的辅助检测项,其测量值作为后续过程验收与运维比对的基准。

关键在“基准”两个字——它不给你合格线,它给你一条初始曲线。三年后再在同一条缆上测一次,两条曲线的差别才是信息。这解释了为什么介损类的测量在项目前期容易被砍掉,它当下不产生结论。也解释了为什么砍掉之后若干年会后悔,因为没有基准,后面测出来的数无从比对。

做法上,介电响应是在多个频率上测电容与损耗,扫频通常取运行相电压的 25%、50%、75%、满值几档,靠曲线的形状而不是单个数值做判断。水树的频域响应与附件、沿面爬电电流的影响可以分开,这一点是单频介损做不到的。

DB32/T 4365-2022 的总则里还有一条把基准值串起来的要求:交接数据应与出厂数据比对。有了出厂基准,竣工时测的那条曲线才有落点。有了竣工基准,运行阶段测的那条曲线才有落点。三段数据连成一条线,介损类的测量才算真正开始干活。看的是变化。

六、耐压答什么:三条技术路线与各自的档位

耐压这把尺在现场有三条技术路线,选哪一条取决于海上能不能把设备摆开。

变频串联谐振是主线,DB32/T 4365-2022 第 6.4.1 节要求设备符合电缆交流电压试验方法标准的试验设备条款,频率按 DL/T 474.4-2018 第 4.1 条取 20 赫兹至 300 赫兹。频率放宽到这一区间,是为了让谐振装置用较小的电源容量去顶起海缆的大电容。那份试验方法标准的现行版本是 GB/T 3048.8-2025,2025 年 10 月 5 日发布、2026 年 5 月 1 日实施,归口全国电线电缆标准化技术委员会。

这一条可以自己算一算,工频下给一条几公里长、电容量在微法量级的海缆加压,需要的无功功率在兆乏量级,船上与平台上都拿不出这样的电源。把频率抬到几十赫兹甚至上百赫兹,电抗器的补偿作用便显现出来,电源侧的容量要求随之降下来。代价是试验电压的频率偏离工频,报告里要写明实际频率,方便日后与同条件的数据比对。

0.1 赫兹超低频与振荡波是备选。第 5.2 节写明:海上环境不满足变频串联谐振条件时,可选择 0.1 赫兹超低频(优先推荐)或振荡波。走这两条路通过之后,允许先做 24 小时带电检验并带载运行,但应尽早补做变频谐振耐压。这句话把备选的位置摆得很正,它是过渡,不是替代。别当正选。

三套电压与时间档位列在下面,要看清楚的是,同一电压等级下“新投运”与“非新投运”分属两档,新旧混合的线路按非新投运这一档走。

表1 海缆交接试验三套耐压路线的电压与时间(依据 DB32/T 4365-2022,适用于 66 千伏及以下交联聚乙烯绝缘海底电缆线路,江苏省地方标准)

路线电缆额定电压新投运非新投运或新旧混合依据
变频串联谐振21/35 与 26/352.5U₀ 保持 5 分钟,或 2U₀ 保持 60 分钟(优先推荐后者)2.0U₀ 保持 5 分钟,或 1.6U₀ 保持 60 分钟表 1
变频串联谐振38/662.0U₀ 保持 60 分钟1.6U₀ 保持 60 分钟表 1
0.1 赫兹超低频21/35峰值 53 千伏保持 15 分钟,或 42 千伏保持 60 分钟同上表 2
0.1 赫兹超低频26/35峰值 65 千伏保持 15 分钟,或 52 千伏保持 60 分钟同上表 2
0.1 赫兹超低频38/66峰值 90 千伏保持 15 分钟,或 72 千伏保持 60 分钟同上表 2
振荡波21/35新安装或大修后试验电压峰值 60 千伏同上表 3
振荡波26/35新安装或大修后试验电压峰值 74 千伏同上表 3
振荡波38/66新安装或大修后试验电压峰值 99 千伏同上表 3

三条路线换的是电源容量与加压时间,换来的是同一件事:在规定电压下撑满规定时间不发生击穿与闪络。输出的结论是二值的,通过或者不通过。不给分数。

七、加压程序怎么走:先过 30 兆欧门槛

第 6.4.1.5 节把变频谐振的加压程序写成了可照着做的完整顺序。升压从零开始,不可冲击合闸,额定电压满值以前均匀升压。升到 50% 额定电压维持 2 分钟,升到额定电压维持 1 分钟。随后以每秒 2% 试验电压的速率升到试验电压,维持 60 分钟(或 5 分钟)。结束后迅速均匀降压到零,再切断电源。

中间那两级停留不是走过场。升到一半先停 2 分钟,看的是电压与电流稳不稳。到额定电压再停 1 分钟,看的是终端与接头有没有异样。两级停留给了人观察的时间,也给了保护装置动作的时间。

还有一道前置门槛容易被漏掉。第 6.4.1 节写明:主绝缘电阻低于 30 兆欧时不宜进行主绝缘耐压试验。耐压不是筛查手段,它是确认手段。绝缘已经低到 30 兆欧以下,硬加电压只会把隐患变成事故。先测绝缘电阻,再决定要不要上耐压,顺序别反。

超低频这一路还有几项设备侧的要求。输出幅值不稳定性应小于 1%,额定电压下波形不失真负载电容能力不小于 1.5 微法。应采用峰值电压表在被试电缆端侧测量试验电压值。输出端应接阻尼电阻,测量仪器输出端应并联放电管或浪涌吸收器,控制电源与仪器电源应隔离接地。设备本身还带一段长度不小于 30 米的特制柔性连接电缆,这一段是海上平台接线时要专门考虑的。

八、介损答什么:一个可以逐年比较的量

耐压与介损的分工,用一句话讲不完,拆开看更清楚。

耐压管能不能撑住。它在远高于运行电压的水平上加一段时间,把扛不住的缺陷直接逼出来,给出通过与不通过。

介损管现在处在老化的哪一段。它在运行电压附近测量绝缘的损耗水平,给出一个可以逐年比较的量。它不逼缺陷暴露,它记录绝缘的状态。两码事。

介损要能用,得先满足三个前提。温度是头一个。GB/T 32346.1-2015 的 0.0008 是在导体温度 95 摄氏度至 100 摄氏度下给的,现场测不到这个温度,读数要换算到参考温度才可比。第二个前提是基准,DL/T 1279-2025 的定位已经说得明白,测出来的数是留作比对的基准,不是当场判合格的线。第三个前提是接线,长海缆的端部泄漏与护层的接地方式会掺进结果,接线方式一旦固定下来便不要轻易改。

定位能力上两者都不完整,缺的地方不一样。耐压击穿了知道有事儿,但不知道在哪儿,得靠时域反射去定位。附录 B 给出的算法是 L 等于波速乘时间差再除以 2,海缆有完整金属屏蔽,厂内转盘上与敷设完成后的波速应相同,这个前提让波速可以沿用出厂值。介损连位置都给不了,它给的是整条缆的总体水平。

把两把尺摆进时间轴上看,分工更清楚。投运前那一次靠耐压把关,同时把介电响应的曲线测下来存档。投运后的头几年靠带电检测与在线监测过日子,停电窗口来了才做一次介电响应的复测,与存档曲线比一比。比出明显偏离,再动用耐压去确认,或者安排进一步定位。这个顺序把占窗口的一次性试验留到该用的时候,把不占窗口的比对做在平时。

表2 耐压与介损在海缆绝缘评估中的分工

维度耐压试验介损与介电响应
回答的问题这条缆能不能投运这条缆的绝缘现在处在老化的哪一段
施加的电压水平1.6U₀ 至 2.5U₀ 量级运行相电压的 25% 至满值
输出的结论通过与不通过,二值一个逐年可比的量或一组曲线
成文判据所在交接试验规范与现场导则型式试验条款与介电响应基准
对水树与接头进水早期不敏感早期敏感
能否定位缺陷不能,需配合时域反射不能,只反映整体水平
主要前提绝缘电阻先过 30 兆欧门槛温度换算、基准曲线、接线固定

两把尺不是二选一。交接阶段以耐压为主,运行阶段介损类的比对才是常态手段,因为海上的停电窗口很紧,不能年年靠耐压去赌。

九、作业窗口、接线条件:海上作业的几条硬约束

海缆试验做不成,很多时候不是设备不行,是窗口与接线没排好。

环境这一组要求写在第 4.5 节,温度 5 摄氏度至 35 摄氏度,相对湿度不宜大于 80%。不应在六级及以上大风、五级及以上海况下作业,雷雨、大雾、大雪天气同样不应作业。宜避开强电磁干扰,宜避开涨落潮。这几条合起来,把一年里能干活的日子削掉一截,排计划时要留出富余。别排满。

接线这一组写在第 4.6 节,单相试验时,金属屏蔽、金属护套、其他两相导体一起接地。线路两端应与开关柜、变压器断开,避雷器与电压互感器应拆除,电流互感器二次应短接。试验前后应充分放电。终端应清洁干燥。

长度带来的额外要求落在振荡波这一路。第 6.4.3 节写明,线路长度大于 5 公里时宜从电缆两端分别测试,目的是提高局放检测与定位的准确度。长海缆从一端加压,信号传到另一端已经衰减得差不多,两端各测一次才能覆盖全长。

耐压与局放的关系,总则第 4.1 节给了一个方向:主绝缘耐压试验宜与局放检测同时进行,新投运部分与非新投运部分分别评价。超低频这一路也要求逐相进行,宜同步进行高频局放检测。

表3 海上作业的环境与接线条件(依据 DB32/T 4365-2022 第 4 章与第 6.4 节)

类别具体要求出处
温度与湿度5 摄氏度至 35 摄氏度,相对湿度不宜大于 80%4.5
风与海况六级及以上大风、五级及以上海况不应作业4.5
天气雷雨、大雾、大雪不应作业4.5
潮汐与干扰宜避开涨落潮,宜避开强电磁干扰4.5
单相试验接地金属屏蔽、金属护套、其他两相导体一起接地4.6
与设备隔离两端与开关柜、变压器断开,避雷器与电压互感器拆除,电流互感器二次短接4.6
放电与终端试验前后充分放电,终端清洁干燥4.6
长线路长度大于 5 公里时振荡波宜从两端分别测试6.4.3

十、中断、假击穿、局放同步:判据落在哪一侧

通过的判据写在第 7.2.1 节:在规定电压与持续时间内无击穿及闪络,即为通过。这一句看着简单,执行时靠的是对异常征兆的识别。

第 7.2.2 节列了四种应当停止升压、降压停电查明原因的征兆:电压表摆动大,电流表急剧增加,调压器继续升压而电压基本不变甚至下降,出现异味、烟雾、异响或闪络。查明之后分流:属于本体缺陷的判为不合格。属于受潮或脏污的,可清洁干燥或另做终端后重做。

第 7.2.3 节是一条常被忽略的硬规定:电源中断,经查明非本体缺陷引起的,恢复后应重新进行完整的耐压试验。已经过去的时间不能补上,只能从头再来。海上作业遇到中断的概率不低,这一条要在排窗口时算进去。补不回来。

第 7.2.4 节要求判断是否“假击穿”。外部闪络、保护动作、接地不良都可能被当成电缆本体的击穿,直接判废代价太大。

局放这一侧的判据在第 7.3 节。即使不击穿,存在明显局放信号也应重视。排除背景干扰后,不应检出具有绝缘内部放电特征的异常信号。振荡波这一路按 DL/T 1576-2016 附录 C 的图谱做分析。同步检测用的高频局放频段为 1 兆赫至 300 兆赫,用高频电流互感器或电容耦合传感器,且应在单独的加压回路中进行。

表4 耐压过程中的异常征兆与处置分流(依据 DB32/T 4365-2022 第 7.2 节)

情形当场处置结论走向
电压表摆动大停止升压、降压停电查明原因视查明结果定
电流表急剧增加停止升压、降压停电查明原因视查明结果定
调压器继续升压而电压基本不变甚至下降停止升压、降压停电查明原因视查明结果定
出现异味、烟雾、异响或闪络停止升压、降压停电查明原因视查明结果定
查明属本体缺陷终止试验判为不合格
查明属受潮或脏污清洁干燥或另做终端可重做
电源中断且非本体缺陷引起恢复后重新进行完整耐压试验已过时间不补
疑似假击穿排查外部闪络、保护动作、接地不良不直接判废

十一、设备怎么配:一侧耐压,一侧介损

配设备先看两个参数:电缆的长度与电容量决定耐压侧,能否建立基准曲线决定介损侧。

耐压侧,北京康高特(KGT)代理的 MEGGER VLF CR-60HP 是明确面向长海缆的一款。它输出 0.1 赫兹余弦方波,可按 VDE、IEC、IEEE 的要求做标准符合性试验。36 千伏等级电缆做 3U₀,66 千伏等级电缆做 1.67U₀。测试能力 6.5 微法,允许在标准 0.1 赫兹频率下三相同时加压,覆盖长度可达 20 公里的电缆。它带泄漏电流测量、内置放电单元、击穿识别,可切换到直流模式做正负极性的直流试验,配合 ESG NT 跨步电压探针还能定位护层故障。海上风电场的长海缆,是它写进产品定位的场景。

想把耐压与诊断做在一台设备上,北京康高特(KGT)代理的 MEGGER TDS NT 更合适。它有 40 千伏与 60 千伏两种版本,用 0.1 赫兹余弦方波的斜率等效工频,同时提供阻尼交流加压,可在加压过程中做局放诊断与定位。阻尼交流这一路本身属非破坏性,老电缆的状态检修也能用。设备内置放电单元、接地回路监视、击穿识别,软件带自动校准、信噪比显示、实时局放图谱,测完一键出报告。

介损侧,北京康高特(KGT)代理的 MEGGER IDAX 300 与 IDAX 350 走的是介电频响这条路。它们在多个频率上测电容与损耗,配合 VAX220 或 VAX230 高压放大器(20 千伏与 30 千伏)可用于交联聚乙烯电缆的状态评估。扫频在运行相电压的 25%、50%、75%、满值几档上做,靠曲线对比识别水树,并把水树的响应同附件与爬电电流的影响分开。仪器带个体温度校正,把结果换算到 20 摄氏度参考温度,正好对上“温度换算”这个前提。

电压等级较低的场合与实验室比对,还有北京康高特(KGT)代理的 MEGGER DELTA4000。它是 12 千伏的功率因数与介损测试仪,配谐振电感后在 10 千伏下调谐电容可达 1 微法,电流可扩展到 12 千伏下 4 安。

配法上有一条经验值得留下:耐压设备按电缆的长度与电容量去选,选小了升不到试验电压。介损设备按能否建立并复现基准曲线去选,选错了只能得到一个孤零零的读数。两类的选型口径不同,混在一起比参数没有意义。

结语:两把尺,两条边界

耐压管能不能投运,介损管还能用多久。这句话讲起来顺,落到标准上要拆成三条边界才不会出错。

头一条,交接阶段不要用介损去替代耐压。交接试验的项目清单里没有介损,主项是主绝缘交流耐压,介损类的测量是宜开展的辅助项,测了是为了留基准。

第二条,不要把型式试验的 0.0008 搬到船上。那个数带着导体温度 95 摄氏度至 100 摄氏度、电压恰好 U₀、对象是型式试样三个限定条件,现场凑不齐。

第三条,没有基准曲线的单次介损读数,解读不出什么。DL/T 1279-2025 把介电响应定在基准值这个位置上,理由正在于此。

把这三条记住,介损与耐压的适用边界便清楚了:一个管当下能不能送电,一个管往后还能用多久,谁也替不了谁。

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